碳氮氧循環

把氫變成氦，恒星不止一條路。在比太陽更熱、更大質量的恒星裡，主導的途徑是碳氮氧循環——一連串反應，其中碳、氮、氧輪流吞下氫核，再吐出一個做好的氦核。碳、氮、氧並不會被耗盡，它們充當催化劑，一圈又一圈地循環，像接力隊傳遞接力棒，而淨效果仍然是四個氫核變成一個氦核。

循環始於一個碳核俘獲一個質子，再通過一系列俘獲和小小的放射性衰變，途經氮和氧，最終甩出一個氦核、回到碳，重新開始。它最關鍵的特徵是對溫度凶猛的敏感：碳氮氧循環的速率大致隨溫度的十五到二十次方攀升，所以核心溫度只要略升一點，能量輸出就會成倍劇增。由於這些原子核都比單純的氫帶更多電荷，循環需要更熱的核心才能啟動——大約在一千七百萬克耳文以上，它便超過質子—質子鏈而佔上風。

恒星走哪條路，塑造著它的整體結構。太陽恰好略低於交叉溫度，只有一小部分能量來自碳氮氧循環，大部分來自質子—質子鏈。但只要質量再稍大一些的恒星，主要就靠碳氮氧循環運轉，而這種燃料對溫度的極端敏感，會把能量產生擠進一個緊湊的中心核——從而迫使那個核心對流而非輻射。碳氮氧循環由漢斯·貝特（Hans Bethe，以及獨立提出的卡爾·馮·魏茨澤克）在 1930 年代推算出來，是最早解釋恒星為何發光的工作之一。